第二讲 化学反应热的计算及盖斯定律的应用
第二讲化学反应热的计算及盖斯定律的应用
适用学科化学适用年级高二
适用区域全国本讲时长90分钟
知识点 1.盖斯定律
2.反应热的计算
学习目标 1.理解并运用盖斯定律。
2.掌握反应热的计算方法
学习重难点 1.盖斯定律的涵义与应用
2.反应热的计算方法
教学过程
一、复习预习
知识回顾：在必修2中我们学习到了化学反应中的能量变化，大家还能概述出这些知识点吗?新课预习：上次课我们将重点学习化学反应中能量变化的具体形式。有谁能描述出燃烧热、中和热等概念。以及热化学反应方程式书写的要点？
二、知识讲解
考点1 盖斯定律
1、内容：
_________________________________________________________________________
2、认识并理解盖斯定律。[画出图像]
根据图示从山的高度与上山途径无关及能量守衡定律来例证盖斯定律。
考点2 盖斯定律的应用----反应热的计算
有些化学反应进行很慢，有些化学反应不容易直接发生，有些化学反应产物不纯这给反应热的测定带来了困难，如果运用盖斯定律可间接的计算出它们的反应热。
例：对于反应：C（s）+ O2（g）=CO（g）因为C燃烧时不可能完全生成CO，总有一部分CO2生成，因此这个反应的ΔH无法直接测得，请同学们自己根据盖斯定律设计一个方案反应的ΔH。
已知C与O2反应生成CO2以及CO与O2反应生成CO2的反应热：
C（s）＋O2（g）=CO2（g）；ΔH1=－393．5 kJ／mol
CO（g）+ O2（g）=CO2（g）；ΔH3=－283．0 kJ／mol
［画出关系式］
考点3 反应热的计算
方法：ΔH=∑E(反应物)－∑E（生成物），即反应热等于反应物的键能总和跟生成物的键能总和之差。常人们把拆开1 mol某化学键所吸收的能量看成该化学键的键能。键能常用E表示，单位是kJ/mol。
题型一：已知一定量的物质参加反应放出的热量，计算反应热，写出其热化学反应方程式。【见例题1】
题型二：利用盖斯定律求反应热【见例题2】
题型三：根据一定量的物质参加反应放出的热量（或根据已知的热化学方程式），进行有关反应热的计算或比较大小。【见例题3】
题型四：反应热大小比较【见例题4】
题型五：利用键能计算反应热【见例题5】
三、例题精析
【例题1】
【题干】把煤作为燃料可通过下列两种途径：
途径ⅠC(s)＋O2(g)===CO2(g)ΔH1<0
途径Ⅱ先制水煤气：C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)ΔH2>0①
再燃烧水煤气：2CO(g)＋O 2(g)===2CO 2(g) ΔH 3<0② 2H 2(g)＋O 2(g)===2H 2O(g) ΔH 4<0③ 请回答下列问题：[来源:学科网]
(1)判断两种途径放热：途径Ⅰ放出的热量________途径Ⅱ放出的热量(填“大于”、“等于”或“小于”)。[来源:学科网ZXXK][来源:学。科。网]
(2)ΔH 1、ΔH 2、ΔH 3、ΔH 4的数学关系是_________________________________________。 (3)由于制取水煤气的反应里，反应物具有的总能量________(填“大于”“等于”或“小于”)生成物具有的总能量，那么在化学反应时，反应物就需要________能量才能转化为生成物，因此其反应条件为________。 【例题2】
【题干】将0.3mol 的气态高能燃料乙硼烷（B 2H 6）在氧气中燃烧，生成固态三氧化二硼和液态水，放出649.5kJ 热量，该反应的热化学方程式为_____________。又已知：H 2O （g ）=H 2O （l ）；△H 2＝－44.0kJ/mol ，则11.2L （标准状况）乙硼烷完全燃烧生成气态水时放出的热量是_____________kJ 。 【例题2】
【题干】实验中不能直接测出由石墨和氢气生成甲烷反应的ΔH ，但可测出CH 4燃烧反应的ΔH 1，根据盖斯定律求ΔH 4
CH 4(g)+2O 2(g)＝CO 2(g)+2H 2O(l)； ΔH 1=-890.3kJ·mol -1 (1) C(石墨)+O 2(g)＝CO 2(g)； ΔH 2=-393·5kJ·mol -1 (2) H 2（g ）+
O 2（g ）=H 2O （l ）； ΔH 3=-285.8kJ·mol -1 (3)
C(石墨)+2H 2(g)＝CH 4(g)； ΔH 4 (4) 【例题3】
【题干】 已知：)()()(2
2g CO g O s C =+；mol
kJ H /5.393-=?
)
()(21
)(222l O H g O g H =+；mol kJ H /8.241-=?欲得到相同的热量，需分别燃烧固体碳
和氢气的质量比约为（ ）
A. 2:3.25
B. 12:3.25
C. 1:1
D. 393.5:241.8 【例题4】
【题干】在同温同压下，下列各组热化学方程式中，1
2Q Q >的是
A. )(2)()(2222g O H g O g H =+ m o l
kJ Q H /1-=?
)(2)()(2222l O H g O g H =+ mol kJ Q H /2-=?
B. )()()(22g SO g O g S =+ mol kJ Q H /1-=?
)()()(22g SO g O s S =+ mol kJ Q H /2-=?
C.)()(2
1
)(2g CO g O s C =+
mol kJ Q H /1-=?
)()()(22g CO g O s C =+ mol kJ Q H /2-=? D.)
(2)()(22g HCl g Cl g H =+
mol
kJ Q H /1-=?
)()(2
1
)(2122g HCl g Cl g H =+ mol kJ Q H /2-=? 【例题5】CH 3—CH 3→CH 2＝CH 2＋H 2；有关化学键的键能如下。 化学键
C －H
C ＝C C －C H －H 键能（kJ/mol ） 414.4 615.3
347.4
435.3
试计算该反应的反应热。
四、课堂运用
【基础】
1. CH 4与Cl 2反应的历程有： ①Cl-Cl→2Cl? △H=243kJ?mol -1
②Cl?+CH 3-H→?CH 3+H-Cl △H=4kJ?mol -1 ③?CH 3+Cl-Cl→CH 3-Cl+Cl? △H=-106kJ?mol -1
则反应CH 4（g ）+Cl 2（g ）= CH 3Cl （g ）+HCl （g ）的焓变应为（ ） A ．110kJ?mol -1 B ．141kJ?mol -1 C ．-102kJ?mol -1
D ．102kJ?mol -1
2、S （单斜）和S （正交）是硫的两种同素异形体．
已知：①S （单斜，s ）+O 2（g ）═SO 2（g ）△H 1=-297.16kJ?mol -1 ②S （正交，s ）+O 2（g ）═SO 2（g ）△H 2=-296.83kJ?mol -1 ③S （单斜，s ）═S （正交，s ）△H 3 下列说法正确的是（ ） A ．△H 3=-0.33 kJ?mol -1
B ．单斜硫转化为正交硫的反应是吸热反应
C ．S （单斜，s ）═S （正交，s ）△H 3＜0，单斜硫比正交硫稳定
D ．S （单斜，s ）═S （正交，s ）△H 3＞0，单斜硫比正交硫稳定
3、在298K、101kPa时，已知：H2O（g）═H2O（l）；△H1
C2H5OH（g）═C2H5OH（l）；△H2
C2H5OH（g）+3O2（g）═2CO2（g）+3H2O（g）；△H3
则酒精的燃烧热△H=（）
A．△H1+△H2+2△H3B．△H1-△H2+△H3
C．3△H1+△H2+△H3*D．3△H1-△H2+△H3
4、同温同压下，已知下列各反应为放热反应，下列各热化学方程式中的△H最大的是（）A．A2（l）+3B2（l）═2AB3（g）△H1B．A2（g）+3B2（g）═2AB3（g）△H2 C．A2（g）+3B2（g）═2AB3（l）△H3D．A2（l）+3B2（l）═2AB3（1）△H4
5、利用盖斯定律解答下列各小题
（1）已知：TiO2（s）+2Cl2（g）═TiCl4（l）+O2（g）△H=+140kJ?mol-1
2C（s）+O2（g）═2CO（g）△H=-221kJ?mol-1
写出TiO2和焦炭、氯气反应生成TiCl4和CO气体的热化学方程式：。（2）25℃、101kPa下：①2Na（s）+ 1/2O2（g）═Na2O（s）△H1=-414kJ?mol-1
②2Na（s）+O2（g）═Na2O2（s）△H2=-511kJ?mol-1
写出该条件下由Na2O2和Na生成Na2O的热化学方程式：。（3）已知：C（s，石墨）+O2（g）═CO2（g）△H1=-393.5kJ?mol-1；
2H2（g）+O2（g）═2H2O（l）△H2=-571.6kJ?mol-1；
2C2H2（g）+5O2（g）═4CO2（g）+2H2O（l）△H2=-2599kJ?mol-1；
写出由C（s，石墨）和H2（g）生成1mol C2H2（g）的热化学方程式。【巩固】
1.已知下列两个反应：a．C2H2（g）+H2（g）=C2H4（g）△H＜0
b．2CH4（g）=C2H4（g）+2H2（g）△H＞0
判断以下3个热化学方程式△H1、△H2、△H3由大到小的顺序是。
①C（s）+2H2（g）=CH4（g）△H1
②C（s）+ 1/2H2（g）= 1/2C2H2（g）△H2
③C（s）+H2（g）= 1/2C2H4（g）△H3．
2. 某科学家利用二氧化铈（CeO2）在太阳能作用下将H2O、CO2转变为H2、CO．其过程如下：
下列说法不正确的是（）
A．该过程中CeO2没有消耗
B．该过程实现了太阳能向化学能的转化
C．右图中△H1=△H2+△H3
D．以CO和O2构成的碱性燃料电池的负极反应式为CO+4OH--2e-═CO32-+2H2O
3．已知下列反应的热化学方程式为：
（1）C（s）+O2（g）=CO2（g）△H1=-393.5kJ/mol
（2）CH3COOH（l）+2O2（g）=2CO2（g）+2H2O（l）△H2=-870.3kJ/mol
（3）H2（g）+ 1/2O2（g）=H2O（l）△H3=-285.8kJ/mol
则反应2C（s）+2H2（g）+O2（g）=CH3COOH（l）的反应热（焓变）为（）
A．+488.3kJ/mol B．-488.3kJ/mol
C．-244.15kJ/mol D．+244.15kJ/mol
4．用CH4催化还原NO x可以消除氮氧化物的污染．例如：
①CH4（g）+4NO2（g）═4NO（g）+CO2（g）+2H2O（g），△H=-574kJ?mol-1
②CH4（g）+4NO（g）═2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g），△H=-1160kJ?mol-1
下列说法不正确的是（）
A．由反应①可推知：CH4（g）+4NO2（g）═4NO（g）+CO2（g）+2H2O（l），△H＞-574 kJ?mol-1
B．反应①②转移的电子数相同
C．若用标准状况下4.48L CH4还原NO2至N2，放出的热量为173.4kJ
D．若用标准状况下4.48L CH4还原NO2至N2，整个过程中转移的电子总数为1.60mol 5、氢、氮、氧三种元素可以分别两两组成如氮氧化物、氮氢化物和氢氧化物等，科学家们已经研究和利用其特殊性质开发其特有的功能．
（1）肼（N2H4）的制备方法之一是将NaClO溶液和NH3反应制得，试写出该反应的化学方程式。
（2）肼可作为火箭发动机的燃料，NO2为氧化剂，反应生成N2和水蒸气。
N2（g）+2O2（g）=2NO2（g）；△H=+67.7kJ?mol-1 N2H4（g）+O2（g）=N2（g）+2H2O（g）；△H=-534kJ?mol-1
写出肼和NO2反应的热化学方程式：。
（3）肼-空气燃料电池是一种碱性燃料电池，电解质溶液是20%～30%的氢氧化钾溶液，反应生成N2和水蒸气．该电池放电时，负极的电极反应式为。【拔高】
1. Zn（s）+ 1/2O2（g）═ZnO（s），△H=-348.3kJ/mol
（2）2Ag（s）+ 1/2O2（g）═Ag2O（s），△H=-31.0kJ/mol
则Zn与Ag2O反应生成ZnO和Ag的热化学方程式为（）
A．Zn（s）+Ag2O（s）═ZnO（s）+2Ag（s），△H=317.3kJ/mol
B．Zn+Ag2O═ZnO+2Ag，△H=317.3kJ/mol
C．Zn（s）+Ag2O（s）═ZnO（s）+2Ag（s），△H=-317.3kJ/mol
D．2Zn（s）+2Ag2O（s）═2ZnO（s）+4Ag（s），△H=-317.3kJ
2. 已知：2H2（g）+O2（g）═2H2O（g）△H=-48
3.6kJ/mol；2H2（g）+O2（g）═2H2O（l）△H=-571.6kJ/mol
（1）氢气的燃烧热△H= kJ/mol；
（2）燃烧2g H2生成水蒸气，放出的热量为kJ．
Ⅱ把煤作为燃料可通过下列两种途径获得热量：
途径1：直接燃烧：C（s）+O2（g）═CO2（g）△H=E1①
途径2：先制成水蒸气，再燃烧水煤气：C（s）+H2O（g）═CO（g）+H2（g）△H=E2②H2（g）+1/2 O2（g）═H2O（g）△H=E3③
CO（g）+ 1/2O2（g）═CO2（g）△H=E4④
请回答：
（1）上述四个热化学方程式中哪个反应＞0？（填序号）
（2）等质量的煤分别通过以上两条不同的途径产生的可利用的总能量关系正确的是（填选项字母）
A．途径1比途径2多B．途径1比途径2少C．途径1和途径2在理论上相同
（3）根据能量守恒定律，E1、E2、E3、E4之间的关系为
课程小结
1、盖斯定律的涵义并能运用盖斯定律进行反应热的计算
2、反应热的计算方法
课后作业
【基础】
1. 下列关于盖斯定律的说法不正确的是（）
A．不管反应是一步完成还是分几步完成，其反应热相同
B．反应热只与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关
C．有些反应的反应热不能直接测得，可通过盖斯定律间接计算得到
D．根据盖斯定律，热化学方程式中△H直接相加即可得总反应热
2. 下列关于反应热的表述正确的是（）
A．当△H为“-”时，表示该反应为吸热反应
B．已知C（s）+0.5O2（g）═CO（g）的反应热为110.5 kJ?mol -1，说明碳的燃烧热为110.5 kJ
C．反应热的大小与反应物所具有的能量和生成物所具有的能量无关
D．1mol NaOH分别和1mol CH3COOH、1mol HNO3反应，放出的热量：CH3COOH＜HNO3 3．在常温常压下，已知：4Fe（s）+3O2（g）=2Fe2O3（s）△H1
4Al（s）+3O2（g）=2Al2O3（s）△H2
2Al（s）+Fe2O3（s）=Al2O3（s）+2Fe（s）△H3
则△H3与△H1和△H2间的关系正确的是（）
A．△H3= 1/2（△H1+△H2）B．△H3=△H2-△H1
C．△H3=2（△H2+△H1）D．△H3= 1/2（△H2-△H1）
4．H2O（g）═H2O（l）△H1=Q 1 kJ/mol①
C2H5OH（g）═C2H5OH（l）△H2=Q 2 kJ/mol②
C2H5OH（g）+3O2（g）═2CO2（g）+3H2O（g）△H3=Q 3 kJ/mol③
若使1mol乙醇液体完全燃烧，最后恢复到室温，则放出的热量为（）
A．Q 1-3Q 2+Q 3B．3Q 1-Q 2+Q 3
C．Q 1+Q 2+Q 3D．2（Q 1+Q 2+Q 3）
5．通常把拆开1mol某化学键所吸收的能量看成该化学键的键能．键能的大小可以衡量化学键的强弱，也可用于估算化学反应的反应热（△H），化学反应的△H等于反应中断裂旧化学键的键能之和与反应中形成新化学键的键能之和的差．下面列举了一些化学键的键能数据，供计算使用．
化学键Si-O Si-Cl H-H H-Cl Si-Si Si-C
键能/Kj．mol-1460 360 436 431 176 347
工业上的高纯硅可通过下列反应制取：SiCl4（g）+2H2（g）═Si（s）+4HCl（g），该反
应的反应热△H为（）
A．+412 kJ?mol-1B．-412 kJ?mol-1
C．+236 kJ?mol-1D．-236 kJ?mol-1
6、已知下列两个气态物质之间的反应：C2H2（g）+H2（g）?C2H4（g）…①，
2CH4（g）?C2H4（g）+2H2（g）…②．已知在降低温度时①式平衡向右移动，②式平衡向左移动，则下列三个反应：
C（s）+2H2（g）?CH4（g），△H=-Q1 (Ⅰ)
C（s）+ 1/2H2（g）? 1/2C2H2（g），△H=-Q2 (Ⅱ)
C（s）+H2（g）? 1/2C2H4（g），△H=-Q3…Ⅲ（Q1、Q2、Q3均为正值），
“Q值”大小比较正确的是（）
A．Q1＞Q3＞Q2B．Q1＞Q2＞Q3C．Q2＞Q1＞Q3D．Q3＞Q1＞Q2
7、已知25°C、101kPa下，石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为：C(石
墨)+O2(g)═CO2(g)△H＝?393.51kJ?mol?1C(金刚石)+O2(g)═CO2(g)△H＝
?395.41kJ?mol?1请写出金刚石转化为石墨的热化学方程式。【巩固】
1. 图1是1molNO2和1molCO反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图，请写出NO2和CO反应的热化学方程式：。
．
（2）观察图2a和b，根据盖斯定律，写出△H1、△H2、△H3、△H4、△H5和△H6的关系．图a：，图b：。
2．已知25℃、101kPa时，一些物质的燃烧热为：
化学式CO（g）H2（g）CH3OH（l）
△H/（kJ?mol-1）-283.0 -285.8 -726.5
请回答下列问题：
（1）写出该条件下CH3OH（l）完全燃烧的热化学方程式：。（2）根据盖斯定律完成反应的热化学方程式：CO（g）+2H2（g）═C H3OH（l）△H=
。
3、通常人们把拆开1mol化学键所吸收的能量看成键能，键能的大小可以衡量化学键的强弱，也可以用于计算化学反应中的反应热（△H），化学反应中的△H等于反应中断裂的化学键的键能之和与反应中形成新的化学键的键能之和的差。
化学键Si-Cl H-H H-Cl Si-Si
键能/KJ?mol360 436 431 176
工业上高纯硅可通过下列反应制取：
SiCl4（g）+2H2（g）═Si（s）+4HCl（g），该反应的反应热△H为多少？
4、（1）火箭推进器中有燃料肼（N2H4）和液态双氧水，它们反应产生氮气和水蒸气并放出热．已知：0.4mol液态肼与足量的液态双氧水反应生成氮气和水蒸气，放出256.652kJ的热量．该反应的热化学方程式。
（2）向1L1mol/L的NaOH溶液中加入下列物质：①浓H2SO4；②稀硝酸；③稀醋酸，恰好完全反应的热效应△H1、△H2、△H3的大小关系为。（4）已知下列反应的反应热为：
①CH3COOH（l）+2O2（g）=2CO2（g）+2H2O（l）△H1=-870.3KJ/mol
②C（s）+O2（g）=CO2（g）△H2=-393.5KJ/mol
③2H2（g）+O2（g）=2H2O（l）△H3=-571.6KJ/mol则2C（s）+2H2（g）+O2（g）=CH3COOH （l）△H= 。
5、（1）二甲醛（CH3OCH3）在未来可能替代柴油和液化气作为洁净液体燃料使用．工业上以CO和H2为原料生产CH3OCH3的新工艺主要发生三个反应：
①CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）△H1=-91kJ?mol-1
②2CH3OH（g）?CH3OCH3（g）+H2O（g）△H1=-24kJ?mol-1
③CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）△H1=-41kJ?mol-1
新工艺的总反应为：3CO（g）+3H2（g）?CH3OCH3（g）+CO2（g）该反应△H=
。
（2）处理含CO、NO2废气污染的一种方法，是将其在催化剂作用下转化为单质N2．已知：CO（g）+ 1/2O2（g）═CO2（g）△H=-283.0kJ?mol-1
1/2N2（g）+O2（g）═NO2（g）△H=-296.0kJ?mol-1
此反应的热化学方程式是。
【拔高】
1. 化学反应可视为旧键断裂和新键形成的过程．化学键的键能是形成（或拆开）1mol化学键时释放（或吸收）的能量．已知白磷（P4）和P4O6的分子结构如图所示；
现提供以下化学键的键能：P-P 198KJ?mol-1、P-O 360kJ?mol-1、氧气分子内氧原子间的键能为498kJ?mol-1则P4+3O2═P4O6的反应热△H为（）
A．+1638kJ?mol-1B．-1638kJ?mol-1
C．-126kJ?mol-1D．+126kJ?mol-1Z§X§X§K]
2. 在25℃、101kPa下，1g甲烷燃烧生成CO2和液态水时放热55.6kJ．则表示甲烷燃烧热的热化学方程式为：。
（2）根据如下反应式：
A．Na+（g）+Cl-（g）→NaCl（s）；△H
B．Na（s）+ 1/2Cl2（g）→NaCl（s）；△H1
C．Na（s）→Na（g）；△H2
D．Na（g）-e-→Na+（g）；△H3
E．1/2Cl2（g）→Cl（g）；△H4
F．Cl（g）+e-→Cl-（g）；△H5
写出△H1与△H、△H2、△H3、△H4、△H5之间的关系式。
（3）下表中的数据表示破坏1mol化学键需消耗的能量（即键能，单位为kJ?mol-1）：
化学键C-H C-F H-F F-F
键能414 489 565 158
根据键能数据计算以下反应的反应热△H：
CH4（g）+4F2（g）﹦CF4（g）+4HF（g）△H= 。
课后评价表：
一出勤情况
准时（）迟到（）旷课（）
__________________________________________________________________
二课上表现情况
优（）良（）差（）
_______________________________________________________________________________ _________________________________________________________________
三课后作业完成情况
全部完成（）部分完成（）未完成（）
_______________________________________________________________________________ ___________________________________
家长签字：_______________________